DE102015115167B4 - Shaped body comprising a functional layer, process for its preparation and its use - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft Formkörper, deren Oberfläche zumindest teilweise mit einer Funktionsschicht bedeckt ist, Verfahren zur Herstellung dieser Formkörper und ihre Verwendung; daneben betrifft die vorliegende Erfindung Systeme – insbesondere Werkzeuge – enthaltend den erfindungsgemäßen Formkörper, die eine verbesserte Stabilität gegenüber abrasiv-wirkenden Kräften aufweisen.The present invention relates to moldings whose surface is at least partially covered with a functional layer, to processes for producing these moldings and to their use; In addition, the present invention relates to systems - in particular tools - containing the shaped body according to the invention, which have improved stability against abrasive forces.
Description
Technisches Gebiet Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft Formkörper, deren Oberfläche zumindest teilweise mit einer Funktionsschicht bedeckt ist, Verfahren zur Herstellung dieser Formkörper und ihre Verwendung; insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Werkzeuge, die mit einer plasmapolymeren Funktionsschicht beschichtet sind, welche eine Antihaftwirkung bezüglich der Anhaftung von Klebstoffen – wie z.B. sog. Hotmelt- und Dispersionsklebstoffen. Ergänzend betrifft die vorliegende Erfindung Systeme – insbesondere Werkzeuge –, die eine verbesserte Stabilität gegenüber abrasiv-wirkenden Kräften aufweisen. The present invention relates to moldings whose surface is at least partially covered with a functional layer, to processes for producing these moldings and to their use; In particular, the present invention relates to tools coated with a plasma polymer functional layer which has a non-sticking effect with respect to the adhesion of adhesives, e.g. so-called hotmelt and dispersion adhesives. In addition, the present invention relates to systems - in particular tools - which have improved stability against abrasive forces.
Stand der Technik State of the art
Formkörper bzw. Gegenstände, die eine plasmapolymere Funktionsschicht aufweisen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. So werden bereits in der Deutschen Offenlegungsschrift
Infolge einer schrittweisen Variation der Verfahrensparameter weisen die Beschichtungen einen Schichtaufbau auf, der eine Kopplungsschicht, eine permeationsverhindernde Schicht und eine harte, kratzfeste Oberflächenversiegelung beinhaltet. Due to a gradual variation of the process parameters, the coatings have a layered structure that includes a coupling layer, a permeation-preventing layer and a hard, scratch-resistant surface seal.
Zur Herstellung der kratzfesten Schicht wird ein Gemisch aus Sauerstoff und Hexamethyldisiloxan (HMDSO) eingesetzt. To produce the scratch-resistant layer, a mixture of oxygen and hexamethyldisiloxane (HMDSO) is used.
Ferner wird in der in der Deutschen Offenlegungsschrift
Den genannten Monomeren können nichtpolymerisierbare Gase wie z. B. Edelgase, Stickstoff oder Wasserstoff als Hilfs- oder Trägergase zugesetzt werden. Derartige Hilfs- bzw. Trägergase dienen dazu, die Homogenität des Plasmas zu verbessern und den Druck in der Gasphase zu erhöhen. The monomers mentioned can nichtpolymerisierbare gases such. As noble gases, nitrogen or hydrogen may be added as auxiliary or carrier gases. Such auxiliary or carrier gases serve to improve the homogeneity of the plasma and to increase the pressure in the gas phase.
Der Nachteil der in der
Des Weiteren werden der Deutschen Offenlegungsschrift
Als Hauptbestandteile des Plasmapolymeren werden Kohlenwasserstoff- und/oder siliziumorganische Verbindungen genannt, wobei der Einsatz von Hexamethyldisiloxan und Hexamethylcyclotrisiloxan als besonders bevorzugt hervorgehoben wird. Hydrocarbon and / or organosilicon compounds are mentioned as main constituents of the plasma polymer, with the use of hexamethyldisiloxane and hexamethylcyclotrisiloxane being emphasized as being particularly preferred.
In den Beispielen der oben genannten Offenlegungsschrift wird Hexamethyldisiloxan verwandt, wobei als Zusatz- bzw. Hilfsgase Sauerstoff und Stickstoff beigemischt werden können. Hexamethyldisiloxane is used in the examples of the abovementioned publication, with oxygen and nitrogen being admixed as auxiliary or auxiliary gases.
Detailliertere Angaben – wie z.B. zum Verhältnis von Monomeren und Sauerstoff – sind diesem Dokument nicht zu entnehmen. Daneben offenbart diese Offenlegungsschrift auch nicht, wie und auf welchem Substrat eine plasmapolymere Beschichtung aufgetragen werden muss, um eine besonders leicht zu reinigende Oberfläche erhalten zu können. More detailed information - such as on the ratio of monomers and oxygen - can not be found in this document. In addition, this publication does not disclose how and on which substrate a plasma polymer coating must be applied in order to obtain a particularly easy-to-clean surface.
Daneben offenbart die U.S.-amerikanische Offenlegungsschrift
Als plasmaerzeugende Quellen kommen alle einschlägig bekannten Quellen in Betracht – wie beispielsweise Mikrowellenquellen, Hochfrequenzquellen, Hohlkathode oder Hochstrombogen. As plasma-generating sources are all relevant sources known - such as microwave sources, radio frequency sources, hollow cathode or high current arc.
Die so hergestellten Multilagenstrukturen sind beispielsweise als Korrosions- und Verschleißschutz für tribologisch hochbelastete Bauteile geeignet und dabei insbesondere als Verschleißschutz von Bauteilen im Trockenlauf- und Mangelschmierungsbereich vorgesehen. The multilayer structures produced in this way are suitable, for example, as corrosion and wear protection for tribologically highly stressed components, and in particular as wear protection of components in the dry-running and deficient lubrication area.
Des Weiteren beschreibt das Europäische Patent
Beschreibung der Erfindung Description of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, Formkörper – insbesondere Werkzeuge – mit einer Funktionsschicht bzw. mit einer Funktionsbeschichtung sowie ein Verfahren Herstellung derartiger funktionsbeschichteter Formkörper bereitzustellen, deren Beschichtung Anti-Hafteigenschaften insbesondere gegenüber Klebstoffen – wie beispielsweise gegenüber sog. Hotmeltklebstoffen oder Dispersionsklebstoffen – besitzt und anti-abrasive Eigenschaften aufweist, um so die Ausfallzeiten, die in der industriellen Produktion für die Reinigung (Entfernung von Kleberresten) bzw. für den Ersatz schadhafter bzw. abgenutzter Werkzeuge entstehen, minimieren zu können. The object of the present invention is thus to provide shaped articles-in particular tools-having a functional layer or a functional coating and a method of producing such functionally coated molded articles whose coating has anti-adhesive properties, in particular with respect to adhesives, for example compared with hot-melt adhesives or dispersion adhesives and anti-abrasive properties, so as to be able to minimize the downtime that occurs in industrial production for cleaning (removal of adhesive residue) or for the replacement of defective or worn tools.
Gelöst wird die Aufgabe vom grundlegenden Prinzip her durch einen Formkörper, der nach dem folgenden Verfahren hergestellt werden kann:
- i. Einbringen und Positionieren des Substrats bzw. Formkörpers in einer ADP-(Atmosphärendruckplasma-), NP-(Niederdruckplasma-) oder in eine PACVD-(Plasma Activated Chemical Vapore Deposition-)Anlage;
- ii. Behandeln des Substrats unter Plasmabedingungen des jeweilig gewählten Plasmas, so dass eine Antihaftbeschichtung mit anti-abrasiven zumindest auf einem Teil der Oberfläche des Substrats/Formkörpers ausgebildet wird.
- i. Introducing and positioning the substrate in ADP (atmospheric pressure plasma), NP (low pressure plasma) or PACVD (Plasma Activated Chemical Vapor Deposition) equipment;
- ii. Treating the substrate under plasma conditions of the respective selected plasma, so that an anti-adhesive coating with anti-abrasive at least on a part of the surface of the substrate / molded body is formed.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit einen Formkörper gemäß Anspruch 1, durch ein Verfahren des vorbezeichneten Formkörpers gemäß Anspruch 17 sowie durch ein Presskaschierwerkzeug oder durch eine Nähmaschine enthaltend den vorbezeichneten Formkörper gemäß Anspruch 31. Daneben betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des vorbezeichneten Formkörpers als Mittel zur Presskaschierung oder zur Anfertigung von Nahtverbindungen gemäß Anspruch 32. The present invention thus relates to a shaped body according to claim 1, by a method of the aforementioned shaped body according to claim 17 and by a press laminating tool or by a sewing machine containing the aforementioned shaped body according to claim 31. In addition, the present invention relates to the use of the aforementioned shaped body as means for press lamination or for making seams according to claim 32.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstände der den zugehörigen unabhängigen Ansprüchen zugeordneten Unteransprüche. Preferred embodiments are objects of the dependent claims associated with the accompanying independent claims.
Die Plasmatechnik hat sich in den letzten Jahren in nahezu allen technischen Bereichen etabliert. Entsprechend ist für die verschiedensten Ausführungsformen teilweise umfangreicher Stand Technik bekannt. Die Plasmatechnik eignet sich neben der Feinreinigung und der Aktivierung von Oberflächen insbesondere für das Modifizieren von Oberflächeneigenschaften sowie für die Beschichtung von Oberflächen – z.B. mit hydrophilen oder hydrophoben Schichten, reibungsreduzierenden Schichten oder Barriereschichten. Letztere Verwendung ist insbesondere für die Lösung der oben genannten Aufgaben, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegen, hinsichtlich der Beschichtung von Bauteilen oder Werkzeugen verschiedenster Art (Substrat)relevant. Plasma technology has established itself in almost all technical areas in recent years. Accordingly, for a variety of embodiments partially extensive state of the art known. In addition to the fine cleaning and the activation of surfaces, plasma technology is particularly suitable for modifying surface properties and for coating surfaces - e.g. with hydrophilic or hydrophobic layers, friction reducing layers or barrier layers. The latter use is particularly relevant for the solution of the above-mentioned objects underlying the present invention, in terms of the coating of components or tools of various kinds (substrate) relevant.
Das erfindungsgemäße plasmagestützte Beschichtungsverfahren kann insbesondere auf der Basis von drei unterschiedlichen Verfahrensvarianten durchgeführt werden wozu das Niederdruckverfahren (Niederdruckplasma NP), das Atmosphärendruckverfahren (Atmosphärendruckplasma ADP) sowie das sog. PACVD-(Plasma Activated Chemical Vapore Deposition)Verfahren gehören. The plasma-assisted coating method according to the invention can be carried out in particular on the basis of three different process variants, including the low-pressure method (low-pressure plasma NP), the atmospheric pressure method (atmospheric pressure plasma ADP) and the so-called PACVD (plasma-activated chemical vapor deposition) method.
Beim Niederdruck-Verfahren wird ein Gas im Vakuum durch Energiezufuhr – beispielsweise durch UV-Strahlung – angeregt. Hierdurch werden – neben Elektronen und anderen reaktiven Teilchen – energiereiche Ionen generiert, die das Plasma bilden. Zur Beschichtung kommen derartige Niederdruckplasmen vom Typ der Glimmentladung zum Einsatz. Hier werden in einem Druckbereich von 1–100 Pa diffuse Gasentladungen von 50–1000 mm Ausdehnung erzeugt. Bogenentladungen finden in einem weiten Druckbereich von Niederdruck bis hin zum Atmosphärendruck Anwendung und eignen sich ganz allgemein zur Erzeugung lokalisierter Plasmen von wenigen Millimetern Ausdehnung. Durch diese heißen Bereiche kann entweder für die Umsetzung von Gasen das zu behandelnde Gas geströmt werden oder es wird mittels eines Arbeitsgasstrahls die Energie aus dem Bogen zu der Behandlungszone transportiert (vgl. Atmosphärendruckvariante unten). Bei einer Zufuhr von reaktiven Gasen werden diese im Entladungsbereich zersetzt und an Oberflächen in der Umgebung, die zu Werkstücken gehören können, findet die Schichtdeposition statt. Das ionisierte Gas reagiert chemisch mit der Oberfläche des Substrats. Damit lassen sich Oberflächen wirkungsvoll modifizieren bzw. beschichten. In the low-pressure method, a gas is excited in a vacuum by supplying energy, for example by UV radiation. As a result, in addition to electrons and other reactive particles, high-energy ions are generated that form the plasma. For coating such low pressure plasmas of the glow discharge type are used. Here, in a pressure range of 1-100 Pa diffuse gas discharges of 50-1000 mm expansion are generated. Arc discharges are used in a wide pressure range from low pressure to atmospheric pressure and are generally suitable for producing localized plasmas of a few millimeters in size. By means of these hot regions, the gas to be treated can either be flowed for the conversion of gases or the energy is transported from the sheet to the treatment zone by means of a working gas jet (see atmospheric pressure variant below). With a supply of reactive gases they are decomposed in the discharge area and on surfaces in the environment that may belong to workpieces, the layer deposition takes place. The ionized gas chemically reacts with the surface of the substrate. This allows surfaces to be effectively modified or coated.
Bei der Atmosphärendruckvariante wird ein Gas mittels Hochspannung unter Umgebungsdruck derart angeregt, dass ein Plasma zündet. Das Plasma wird unter dem Einsatz von Druckluft aus der Düse herausgetrieben. In the atmospheric pressure variant, a gas is excited by means of high voltage under ambient pressure in such a way that a plasma ignites. The plasma is expelled from the nozzle using compressed air.
Durch die Variation der Prozessparameter – wie z.B. Behandlungsgeschwindigkeit und Abstand zur Substratoberfläche – können, wie beim Niederdruckverfahren, die Behandlungsergebnisse in unterschiedlicher Richtung beeinflusst werden. By varying the process parameters - e.g. Treatment speed and distance to the substrate surface - as with the low pressure method, the treatment results can be influenced in different directions.
Bei der Plasmaerzeugung im atmosphärischen Druckbereich kommen vor allem Barrierenentladungen oder Koronaentladungen zum Einsatz, die es erlauben, trotz der hohen Stoßfrequenz zwischen Elektronen und schweren Teilchen eine nichtthermische Energieverteilung einzustellen. Im Fall der Barrierenentladung wird durch ein Selbstabschalten der Entladung die Energie nur während eines kurzen Zeitfensters von etwa 5–50 ns eingebracht, während die Koronaentladung mittels spitzer oder kantiger Elektroden ein stark inhomogenes elektrisches Feld erzeugt. In beiden Fällen wird den Elektronen nur kurz Energie zugeführt, so dass nur wenige Stöße stattfinden können. In plasma generation in the atmospheric pressure range, mainly barrier discharges or corona discharges are used, which make it possible to set a non-thermal energy distribution despite the high impact frequency between electrons and heavy particles. In the case of barrier discharge, the self-turn-off of the discharge introduces energy only during a short time window of about 5-50 ns, while the corona discharge creates a highly inhomogeneous electric field by means of sharp or edged electrodes. In both cases, energy is supplied to the electrons only briefly so that only a few shocks can occur.
Die Plasma-unterstützte chemische Gasphasenabscheidung – PACVD (englisch plasma-enhanced chemical vapour deposition, PECVD) – ist eine Sonderform der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD), bei der die chemische Abscheidung durch ein Plasma unterstützt wird. Das Plasma kann direkt beim zu beschichtenden Substrat (Direktplasma-Methode) oder in einer getrennten Kammer (Remote-Plasma-Methode) brennen. Während bei der CVD die Dissoziation (das Aufbrechen) der Moleküle des Reaktionsgases durch externe Zufuhr von Wärme sowie die freigewordene Energie der folgenden chemischen Reaktionen geschieht, übernehmen diese Aufgabe bei der PECVD beschleunigte Elektronen im Plasma. Zusätzlich zu den auf diese Weise gebildeten Radikalen werden in einem Plasma auch Ionen erzeugt, die zusammen mit den Radikalen die Schichtabscheidung auf dem Substrat bewirken. Die Gastemperatur im Plasma erhöht sich dabei in der Regel nur um wenige hundert Grad Celsius, wodurch im Gegensatz zur CVD auch temperaturempfindlichere Materialien beschichtet werden können. Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PACVD) is a special form of chemical vapor deposition (CVD) that promotes chemical deposition by plasma. The plasma can burn directly on the substrate to be coated (direct plasma method) or in a separate chamber (remote plasma method). While in the CVD the dissociation (breaking up) of the molecules of the reaction gas by external supply of heat as well as the released energy of the following chemical reactions happens, take over this task in the PECVD accelerated electrons in the plasma. In addition to the radicals formed in this way, ions are also generated in a plasma which, together with the radicals, cause the layer deposition on the substrate. As a rule, the gas temperature in the plasma only increases by a few hundred degrees Celsius, which, in contrast to CVD, can also coat more temperature-sensitive materials.
Bei der Direktplasma-Methode wird zwischen dem zu beschichtenden Substrat und einer Gegenelektrode ein starkes elektrisches Feld angelegt, durch das ein Plasma gezündet wird. Bei der Remote-Plasma-Methode ist das Plasma so angeordnet, dass es keinen direkten Kontakt zum Substrat hat. Dadurch erzielt man Vorteile bzgl. einer selektiven Anregung von einzelnen Komponenten eines Prozessgasgemisches und verringert die Möglichkeit einer Plasmaschädigung der Substratoberfläche durch Ionen. Die Plasmen können auch induktiv/kapazitiv durch Einstrahlung eines elektromagnetischen Wechselfeldes erzeugt werden. In the direct plasma method, a strong electric field is applied between the substrate to be coated and a counter electrode, by which a plasma is ignited. In the remote plasma method, the plasma is arranged so that it has no direct contact with the substrate. This provides advantages with respect to selective excitation of individual components of a process gas mixture and reduces the possibility of plasma damage to the substrate surface by ions. The plasmas can also be produced inductively / capacitively by irradiation of an alternating electromagnetic field.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter den angegebenen Durchführungsvarianten die Anwendung eines Niederdruck- oder Atmosphärendruckplasmas bevorzugt, worunter das Atmosphärendruckplasma besonders bevorzugt wird. Ein derartiges Plasma ist mit kommerziell erhältlichen Geräten für die Plasmabehandlung – wie z.B. mit der Anlage Plasmatreater AS 400 des Herstellers Plasmatreat GmbH, Steinhagen (DE) – darstellbar. In the context of the present invention, the use of a low-pressure or atmospheric-pressure plasma is preferred among the specified embodiments, of which the atmospheric-pressure plasma is particularly preferred. Such a plasma is available with commercially available plasma treatment equipment - such as e.g. with the plant Plasmatreater AS 400 of the manufacturer Plasmatreat GmbH, Steinhagen (DE) - representable.
Bei der Plasmapolymerisation werden unter den dort herrschenden Bedingungen dampfförmige organische Vorläuferverbindungen (Precursor bzw. Precursor-Monomere) in der Prozesskammer durch ein Plasma zunächst aktiviert. Die durch die Aktivierung entstehenden ionisierten Moleküle bilden bereits in der Gasphase erste Molekülfragmente in Form von Clustern oder Ketten. Die anschließende Kondensation dieser Fragmente auf der Substratoberfläche bewirkt dann in Abhängigkeit von Substrattemperatur, Elektronen- und Ionenbeschuss eine Polymerisation und resultiert letztendlich in der Bildung einer geschlossenen Schicht. In the plasma polymerization, vapor-phase organic precursor compounds (precursors or precursor monomers) in the process chamber are first activated by a plasma under the conditions prevailing there. The ionized molecules produced by the activation form first molecular fragments already in the gas phase in the form of clusters or chains. The subsequent condensation of these fragments on the substrate surface then causes a polymerization depending on substrate temperature, electron and ion bombardment and ultimately results in the formation of a closed layer.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass mittels der Plasmabehandlung von Formkörpern – vorzugsweise unter Verwendung von Kohlenwasserstoffen und/oder Siloxanen als Precursoren – Beschichtungen auf den eingesetzten Formkörpern erhalten werden können, die über die angestrebte Antihaftwirkung gegenüber Klebstoffen – insbesondere gegenüber Hotmelt- und Dispersions-klebstoffen – verfügen und die den beschichteten Werkzeugen einen verbesserten Schutz gegenüber abrasiven Kräften verleihen. Surprisingly, it has been found that by means of the plasma treatment of moldings - preferably using hydrocarbons and / or siloxanes as precursors - coatings can be obtained on the moldings used, which have the desired anti-adhesive effect against adhesives - especially against hotmelt and dispersion adhesives and give the coated tools improved protection against abrasive forces.
Dabei werden unter den oben genannten Kohlenwasserstoff-Precursoren kurzkettige (1 bis 10 Kohlenstoffatome) gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe verstanden, worunter Methan, Ethan und Ethin (Acetylen) bevorzugt werden. Here, the above-mentioned hydrocarbon precursors are short-chain (1 to 10 carbon atoms) saturated or unsaturated hydrocarbons, of which methane, ethane and ethyne (acetylene) are preferred.
Daneben werden unter den Kohlenwasserstoffen halogensubstituierte – insbesondere gesättigte oder ungesättigte, cyclische, Fluor-substituierte – Kohlenwasserstoffe – wie z.B. Hexafluorethan – bevorzugt. Des Weiteren werden unter den cyclischen Kohlenwasserstoffen Octafluorcyclobutan und Octafluorcyclopenten besonders bevorzugt. In addition, among the hydrocarbons, halo-substituted - especially saturated or unsaturated, cyclic, fluoro-substituted - hydrocarbons - e.g. Hexafluoroethane - preferred. Further, among the cyclic hydrocarbons, octafluorocyclobutane and octafluorocyclopentene are particularly preferable.
Unter den Polysiloxanen werden Poly(dimethylsiloxane) bevorzugt, worunter auch cyclische Siloxane wie Hexamethylcyclotrisiloxan fallen. Unter den Poly(dimethylsiloxanen) wird Hexamethyldisiloxan besonders bevorzugt. Among the polysiloxanes, poly (dimethylsiloxanes) are preferred, including cyclic siloxanes such as hexamethylcyclotrisiloxane. Among the poly (dimethylsiloxanes), hexamethyldisiloxane is particularly preferred.
Des Weiteren können auch Mischungen der genannten Precursoren eingesetzt werden. Furthermore, it is also possible to use mixtures of the precursors mentioned.
In Abhängigkeit von den jeweils eingesetzten Precursoren kann es vorteilhaft sein, das Substrat – d.h. Formkörper bzw. Werkzeug – bei der Beschichtung zu erhitzen. Depending on the particular precursors used, it may be advantageous to use the substrate - i. Shaped body or tool - to heat during the coating.
Die als Prozess- bzw. Ionisierungsgase einzusetzenden Gase sind ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt. Sie umfassen Gase bzw. Edelgase – wie Argon, Sauerstoff und/oder Stickstoff –, oder Gasgemische – wie Luft bzw. Druckluft – oder Formiergas (ein Gasgemisch aus 95 % Stickstoff und 5 % Wasserstoff). The gases to be used as process or ionizing gases are also known from the prior art. They include gases or noble gases - such as argon, oxygen and / or nitrogen -, or gas mixtures - such as air or compressed air - or forming gas (a gas mixture of 95% nitrogen and 5% hydrogen).
Die Gasmoleküle werden in der (Vakuum-)Behandlungsanlage, in der durch ein elektrisches Feld ein Plasma erzeugt wird, ionisiert. Das Plasma zum Behandeln von Kunststoffen wird bevorzugt mittels Mikrowellenstrahlung und hochfrequenter Wechselspannung erzeugt, während bei der Plasmabeschichtung von Substraten aus Metall vorzugsweise ein gepulstes Gleichspannungsplasma eingesetzt wird. The gas molecules are ionized in the (vacuum) treatment plant, where a plasma is generated by an electric field. The plasma for treating plastics is preferably produced by means of microwave radiation and high-frequency alternating voltage, while in the plasma coating of substrates made of metal preferably a pulsed DC plasma is used.
Beispiele: Examples:
Die nachfolgenden beispielhaften Plasmaparameter geben die Plasmabedingungen jeweils für eine Kohlenstoff-basierte und für eine Siloxan basierte Beschichtung wieder: The following exemplary plasma parameters represent the plasma conditions for a carbon-based and a siloxane-based coating, respectively:
A) Apparate-Parameter A) Apparatus parameters
Freistrahldüse aus Wolfram und Kupfer, d ~4mm Free jet nozzle made of tungsten and copper, d ~ 4mm
Gepulste AC-Lichtbogenentladung (Wechselstrom-Lichtbogenentladung) mit Zielkorridor: Pulsed AC arc discharge (AC arc discharge) with target corridor:
- – Wirkleistung ~300 W (Effektivspannung ~1 kV, Effektivstrom 0,3 A) - Active power ~ 300 W (RMS voltage ~ 1 kV, RMS current 0.3 A)
- – ~2 Pulse pro Periode, Spitze ~3,8 kV, Pulsbreite ~1,4 µs - ~ 2 pulses per period, peak ~ 3.8 kV, pulse width ~ 1.4 μs
- – Tolerante Abweichung ca. +/–25 % (erzielbar mit einer Plasmatreater AS 400 Anlage) - Tolerant deviation approx. +/- 25% (achievable with a Plasmatreater AS 400 system)
- – Plasma-Spannung: 280 V Plasma voltage: 280V
- – Plasma-Frequenz: 21 kHz - Plasma frequency: 21 kHz
- – Plasma-Cycle-Time: 10–20 % Plasma Cycle Time: 10-20%
B) Exemplarische Schichtrezeptur für eine organische Kohlenstoff-basierte Schicht: B) Exemplary layer formulation for an organic carbon-based layer:
- – Ionisierungsgas: Stickstoff (~1500 l/h) - Ionizing gas: nitrogen (~ 1500 l / h)
- – Precursor: Acetylen (~38 l/h), 1-Punkt-Einspeisung Precursor: acetylene (~ 38 l / h), 1-point feed
- – Abstand Düsenausgang-Substrat: 5–10 mm - Distance nozzle exit substrate: 5-10 mm
- – Flächige (Mäanderförmige) Beschichtung mit Spurabstand: 1 4 mm (je Schichtdicke) - Surface (meandering) coating with track pitch: 1 4 mm (per layer thickness)
- – Jetgeschwindigkeit: 5–10 m/min (je Schichtdicke) Jet speed: 5-10 m / min (per layer thickness)
- – Optional: Temperung z.B. bei 200 °C für 1,5 h zur Verbesserung der Schichthaftung/Soforteinsatz. - Optional: tempering e.g. at 200 ° C for 1.5 h to improve the layer adhesion / immediate use.
C) Exemplarische Schichtrezeptur für Siloxan-basierte Schicht: C) Exemplary layer formulation for siloxane-based layer:
- – Ionisierungsgas: Druckluft (~1500 l/h) - Ionizing gas: compressed air (~ 1500 l / h)
- – Precursor: Hexamethyldisiloxan (~30 g/h), 1-Punkt-Einspeisung Precursor: hexamethyldisiloxane (~ 30 g / h), 1-point feed
- – Abstand Düsenausgang-Substrat: 5–10 mm; - nozzle exit substrate distance: 5-10 mm;
- – Flächige (Mäanderförmige) Beschichtung mit Spurabstand: 1–4 mm (je Schichtdicke) - Surface (meandering) coating with track pitch: 1-4 mm (per layer thickness)
- – Jetgeschwindigkeit: 20–80 m/min (je Schichtdicke) Jet speed: 20-80 m / min (per layer thickness)
- – Optional: Temperung z.B. bei 200 °C für 1,5 h zur Verbesserung der Schichthaftung/Soforteinsatz. - Optional: tempering e.g. at 200 ° C for 1.5 h to improve the layer adhesion / immediate use.
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